DE102007061294A1 - Hydraulic cylinder has three lifting chambers and piston-shaped lifting chamber, which has fluid opening to hydraulic pipe on working machine side lying in bore of piston rod - Google Patents

Hydraulic cylinder has three lifting chambers and piston-shaped lifting chamber, which has fluid opening to hydraulic pipe on working machine side lying in bore of piston rod Download PDF

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Abstract

The hydraulic cylinder has three lifting chambers (4). A piston-shaped lifting chamber (1) has a fluid opening (14) to a hydraulic pipe on a working machine side lying in a bore (9) of a piston rod (8). The annular lifting chambers (2,3) lay between a cylinder tube (10) and the piston rod. A fluid channel (13) is guided to an energy storage (5) from a large annular, lifting chamber between the cylinder tube and rod or horizontal hollow bar (15).

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern.The The invention relates to a hydraulic cylinder with three lifting chambers.

Hydraulikzylinder können als hydraulisch beaufschlagte Linearmotoren eingesetzt werden. Dabei kann eine Zylinderstange in einem Hydraulikrohr fluidbeaufschlagt aus- und eingeschoben werden. So kann an einer Arbeitsmaschine, mittels einer motorisch angetriebenen Hydraulikpumpe, ein druckbeaufschlagtes Fluid in einen Hubraum eines Hydraulikzylinders gefördert werden, um eine beabsichtigte Kolbenstangenverschiebung zu erwirken.Hydraulic cylinders can be used as hydraulically acted linear motors. there For example, a cylinder rod can be fluid-loaded in a hydraulic pipe be removed and inserted. So, on a work machine, by means of a motor-driven hydraulic pump, a pressurized Fluid conveyed into a displacement of a hydraulic cylinder to obtain an intended piston rod displacement.

So kann an einem Hydraulikbagger oder an einer anderen Arbeitsmaschine, ein Hebegerüst mittels sich ausfahrender Hydraulikzylinder angehoben werden.So can be on a hydraulic excavator or on another work machine, a lifting device by means of extending hydraulic cylinder be raised.

Nachteilig an diesen Arbeitsmaschinen ist, dass die oft sehr schweren Hebegerüste mit viel Energieaufwand gegen die Erdanziehungskraft angehoben werden müssen, und dass beim späteren Absenken der schweren Hebegerüste diese Energie nicht zurückgewonnen wird.adversely At these machines is that often very heavy lifting scaffolding be raised with a great deal of energy against the earth's gravity need, and that when later lowering the heavy Lifting scaffolding did not recover this energy becomes.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hydraulikzylinder vorzuschlagen, welcher Energie speichern kann, um so beispielsweise an einem Hydraulikbagger eingesetzt werden zu können, mit dem Ergebnis, dass beim Absenken von Hebegerüsten, wirkende Erdanziehungskräfte abgespeichert werden können, um sie bei einem erneuten Heben von diesen Hebegerüsten wieder zur Verfügung zu haben.task The invention is to propose a hydraulic cylinder, which Energy can save, such as on a hydraulic excavator be used, with the result that the Lowering scaffolding, acting gravitational forces can be saved to a new one Lifting of these lifts again available to have.

Einen ähnlichen Löseversuch hat Charles Gardner im Jahr 1967 im Patent DE1286278 beschrieben, indem er von einem Hydraulikzylinder mit drei oder vier Fluidhubräumen, einen Fluidhubraum mit einem Energiespeicher in Korrespondenz brachte.A similar attempt to solve Charles Gardner in 1967 in the patent DE1286278 described by bringing from a hydraulic cylinder with three or four Fluidhubräumen, a Fluidhubraum with an energy store in correspondence.

Die Wirkungsweise seiner Erfindung war jedoch so mangelhaft, dass leider keine nennenswerte praktische Umsetzung derselben erfolgte.The However, the effect of his invention was so poor that unfortunately no significant practical implementation of the same occurred.

Meiner Erkenntnis nach, hat Charles Gardner die falschen Fluidhubräume mit dem Energiespeicher verbunden.mine According to findings, Charles Gardner has the wrong Fluidhubräume connected to the energy storage.

Deshalb benenne ich einen Lösungsweg, bei dem bei einem Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern, die entsprechend richtige Hubkammer für den Anschluss an einen Energiespeicher gewählt wird, und zwar ausdrücklich nicht die Hubkammern die Charles Gardner benannte.Therefore I call a solution in which a hydraulic cylinder with three lifting chambers, which correspond to correct lifting chamber for the connection to an energy storage is chosen, and Although not expressly the Hubkammern the Charles Gardner named.

Die Erfindung wird auch anhand den Ansprüchen benannt.The The invention is also designated by the claims.

Der Hydraulikzylinder besteht mindestens aus einer, in einem Zylinderrohr verschiebbaren Kolbenstange, welche eine von ihrem inneren Ende herkommende Bohrung aufweist, in welche eine am inneren Zylinderrohrende stehende Stange hineinragt.Of the Hydraulic cylinder consists of at least one, in a cylinder tube sliding piston rod, which one from its inner end Coming bore has, in which a at the inner cylinder tube end standing rod protrudes.

Dabei ergeben sich drei Hubkammern, welche mittels Dichtungen jeweils druckdicht abgeschlossen sind. Zwei der drei Hubkammern haben Fluidöffnungen, welche mittels arbeitsmaschinenseitigen Hydraulikleitungen von einem motorisch angetriebenen Druckmittelerzeuger mit druckbeaufschlagtem Fluid versorgt werden können, und wodurch auch überschüssiges, im Hydraulikzylinder zu verdrängtes Fluid, von den Hydraulikleitungen, beispielsweise in einen Tank, abgeführt werden kann.there arise three Hubkammern, which by means of seals each are sealed pressure-tight. Two of the three lifting chambers have fluid openings, which means of working machine side hydraulic lines of a motor-driven pressure medium generator with pressurized Fluid can be supplied, and thus also excess, fluid to be displaced in the hydraulic cylinder, from the hydraulic lines, For example, in a tank, can be removed.

Diese zwei arbeitsmaschinenseitig, wechselseitig, fluidversorgbaren Hubkammern bestimmen den Verschiebeweg der Kolbenstange im Zylinderrohr.These Two working machine side, mutually, fluid-supplied Hubkammern determine the displacement of the piston rod in the cylinder tube.

Von diesen zwei arbeitsmaschinenseitig fluidversorgten Hubkammern, befindet sich eine in der Bohrung der Kolbenstange, diese ist kolbenförmig. Diese kolbenförmige Hubkammer bewirkt bei einer Fluidbeaufschlagung eine Kolbenstangenausfahrbewegung.From these two working machine side fluid-powered Hubkammern located one in the bore of the piston rod, this is piston-shaped. These piston-shaped lifting chamber causes a fluid admission a piston rod extension movement.

Die andere, arbeitsmaschinenseitig fluidversorgte Hubkammer, ist ringförmig, und befindet sich zwischen Zylinderrohr und Kolbenstange. Bei einer Fluidbeaufschlagung dieser ringförmigen Hubkammer, wird die Zylinderstange eingefahren.The other working machine fluid-powered lifting chamber is annular, and is located between cylinder tube and piston rod. In a fluid application this annular lifting chamber, the cylinder rod retracted.

Eine dritte Hubkammer, welche keine arbeitsmaschinenseitige Fluidversorgung erfährt, befindet sich zwischen Zylinderrohr und, am inneren Zylinderboden stehender Stange oder Hohlstange; sie ist auch ringförmig, und in ihrem Volumen, relativ zur zweiten ringförmigen Hubkammer gesehen, groß.A third Hubkammer, which no working machine-side fluid supply experiences, is located between cylinder tube and, at the inner Cylinder base of standing rod or hollow rod; it is also ring-shaped, and in their volume, relative to the second annular one Hubkammer seen, big.

Diese dritte, große, ringförmige Hubkammer, beinhaltet ein im Wesentlichen nicht kompressibles Fluid, und ist mittels eines Fluidkanales einem Energiespeicher verbunden. Der Energiespeicher kann unterschiedliche, übliche Bauweisen aufweisen, wie in der Bauart als Blasenspeicher oder Kolbenspeicher. Die Energiespeicher haben gemeinsam, dass kompressibles Gas, wie Stickstoff, in einen Hubraum befüllt ist, und mittels Trennkörper, wie eines verschiebbaren Trennkolbens, von einem Fluidhubraum im Energiespeichers druckdicht abgetrennt ist.These third, large, annular lifting chamber, includes a substantially non-compressible fluid, and is by means of a Fluidkanales an energy storage connected. The energy storage can have different, common construction, as in the design as bladder accumulator or piston accumulator. The energy storage have in common that compressible gas, such as nitrogen, in one Displacement is filled, and by means of separating body, as a sliding separating piston, from a Fluidhubraum in Energy storage is separated pressure-tight.

Der Hydraulikzylinder bewirkt bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung eine Fluidverdrängung von der großen ringförmigen Hubkammer zum sich dadurch aufweitenden Fluidhubraum im Energiespeicher, wobei das Gasvolumen im separaten Gashubraum komprimiert wird, und Energie aufnimmt.The hydraulic cylinder causes in a piston rod retraction movement a fluid displacement of the large annular lifting chamber to thereby expanding fluid displacement in Energiespei cher, wherein the gas volume is compressed in the separate gas cubicle, and absorbs energy.

Umgekehrt wird diese aufgenommene Energie, bei einer arbeitsmaschinenseitigen beaufschlagten Kolbenstangenausfahrbewegung, wieder abgegeben.Vice versa This absorbed energy, in a machine-side acted piston rod extension movement, again delivered.

Diese ständige Energieaufnahme und umgekehrt wieder stattfindende Energieabgabe, beim Ein- und Ausfahren eines Hydraulikzylinders, kann erfindungsgemäß dazu genützt werden, dass beim Senken von Arbeitsausrüstungen, wie Baggerarmen, und sich dabei einfahrenden Hydraulikzylindern, das von der Erdanziehungskraft angezogene Eigengewicht, oder Anteile vom Eigengewicht, zur Energieaufnahme im Energiespeicher dient.These constant energy intake and vice versa recurring Energy release, when retracting and extending a hydraulic cylinder, can be used according to the invention that when lowering work equipment, such as excavator arms, and thereby retracting hydraulic cylinders, the gravitational force Taken weight, or parts of its own weight, for energy intake used in energy storage.

Hebt der Bagger zu einem erneuten Ladespiel seinen Baggerarm wieder, steht ihm diese, sonst vergeudete Speicherkraft wieder unterstützend zur Hydraulikhubkraft zur Verfügung.lifts the excavator to re-load his excavator arm, is this supportive, otherwise wasted memory power back to supporting Hydraulic lift available.

Vorteilhafterweise können die drei Hubkammern im Hydraulikzylinder in ihrem Volumen so definiert werden, wie es in seiner Anwendung erforderlich ist.advantageously, can the three lifting chambers in the hydraulic cylinder in their Volume can be defined as required in its application is.

So können beide, arbeitsmaschinenseitig mit gleichem Hochdruck, wie 330 bar, fluidversorgten Hubkammern in ihrem Volumen definiert und ungehindert räumlich gestaltet werden, das sich dabei zwangsläufig ergebende Volumen der dritten Hubkammer ist nicht störend, da über eine definierte Festlegung des Gasdruckes, wie 100 bis 150 bar, die erwünschte Speicherkraft festgelegt werden kann.So can both, machine-side with the same high pressure, as 330 bar, fluid-supplied Hubkammern defined in their volume and be freely designed spatially, this inevitably resulting volume of the third lifting chamber is not disturbing, because of a defined determination of the gas pressure, such as 100 to 150 bar, set the desired storage power can be.

Weitergehend könnte der gasbefüllte Hubraum im Energiespeicher durch weitere Gasflaschenanschlüsse erweitert werden, um eine möglichst konstante Speicherkraft über den gesamten Hubweg zu bewirken. Ebenfalls könnten angeschlossene Gasdruckregelanlagen dazu dienen, den Gasdruck, arbeitsspezifischen Anforderungen gemäß, variabel einstellbar zu machen.Proceeding could the gas-filled capacity in the energy storage be extended by other gas cylinder connections to a constant storage power over the to effect the entire stroke. Also could be connected Gas pressure regulators serve the gas pressure, specific to the work Requirements according to variably adjustable.

Weitergehend können mehrere Hydraulikzylinder einem Energiespeicher zugeordnet sein.Proceeding can several hydraulic cylinders an energy storage be assigned.

Die Erfindung wird an der Zeichnung weitergehend beschrieben:The The invention is further described in the drawing:

Die 1 zeigt, im Schnitt gezeichnet,
einen erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4); mit,
einer kolbenförmiger Hubkammer (1) mit arbeitsmaschinenseitiger Fluidöffnung (14),
einer ringförmigen Hubkammer (2) mit ebenfalls arbeitsmaschinenseitiger Fluidöffnung (14), und einer großen, ringförmigen Hubkammer (3) durch Fluidkanal (13) dem Energiespeicher (5) verbunden.The 1 shows, drawn in section,
a hydraulic cylinder according to the invention with three lifting chambers ( 4 ); With,
a piston-shaped lifting chamber ( 1 ) with work machine-side fluid opening ( 14 )
an annular lifting chamber ( 2 ) with likewise working machine-side fluid opening ( 14 ), and a large, annular lifting chamber ( 3 ) through fluid channel ( 13 ) the energy storage ( 5 ) connected.

Die drei Hubkammern (1, 2, 3) ergeben sich aus der Hydraulikzylinderbauweise, indem eine Kolbenstange (8) mit einer an ihrem inneren Ende befindlichen Bohrung (9), verschiebbar, in einem Zylinderrohr (10) mit an ihrem inneren Kopfende (11) stehender Stange, oder Hohlstange (15), angeordnet ist. Sämtliche Hubkammern (1, 2, 3) sind mittels Dichtkörper (12) druckdicht abgeschlossen. Die Stange (15) beinhaltet hier eine Fluidöffnung (14) von der kolbenförmigen Hubkammer (1).The three lifting chambers ( 1 . 2 . 3 ) result from the hydraulic cylinder design by a piston rod ( 8th ) with a bore located at its inner end ( 9 ), slidably, in a cylinder tube ( 10 ) with at its inner head end ( 11 ) standing rod, or hollow rod ( 15 ) is arranged. All lifting chambers ( 1 . 2 . 3 ) are by means of sealing bodies ( 12 ) pressure tight. The pole ( 15 ) includes a fluid port ( 14 ) of the piston-shaped lifting chamber ( 1 ).

Der Hydraulikzylinder mit den drei Hubkammern (4) hat an seinen Enden Befestigungsmittel (16) wie sie zum Einbau in Arbeitsmaschinen üblich sind.The hydraulic cylinder with the three lifting chambers ( 4 ) has at its ends fastening means ( 16 ) as they are customary for installation in working machines.

Die Arbeitsmaschine und entsprechend notwendige Hydraulikleitungen zu den Fluidöffnungen (14) sind nicht abgebildet.The working machine and correspondingly necessary hydraulic lines to the fluid openings ( 14 ) are not shown.

Der rohrförmige Energiespeicher (5) hat einen durch kompressibles Gas befüllten Hubraum (6), welcher durch den verschiebbaren Trennkolben (7) und zugehörigem Dichtkörper (12), vom Fluidhubraum (17) druckdicht getrennt ist.The tubular energy store ( 5 ) has a capacity filled by compressible gas ( 6 ), which by the displaceable separating piston ( 7 ) and associated sealing body ( 12 ), from the fluid hub ( 17 ) is separated pressure-tight.

11
Hubkammer, kolbenförmiglifting chamber, piston-shaped
22
Hubkammer, ringförmiglifting chamber, annular
33
Hubkammer, ringförmig, großlifting chamber, ring-shaped, big
44
Hydraulikzylinder mit drei Hubkammernhydraulic cylinders with three lifting chambers
55
Energiespeicherenergy storage
66
gasbefüllter Hubraumgas-filled capacity
77
Trennkolbenseparating piston
88th
Kolbenstangepiston rod
99
Bohrung in der Kolbenstangedrilling in the piston rod
1010
Zylinderrohrcylinder tube
1111
Kopfende des Zylinderrohreshead of the cylinder tube
1212
Dichtkörpersealing body
1313
Fluidkanal zum Energiespeicherfluid channel to the energy storage
1414
Fluidöffnung, zu arbeitsmaschinenseitigen HydraulikleitungenFluid port to work machine side hydraulic lines
1515
Stange, oder HohlstangePole, or hollow rod
1616
Befestigungsmittel, AugeFastening means, eye
1717
Fluidhubraum im Energiespeicher, fix oder variabelfluid displacement in energy storage, fixed or variable

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 1286278 [0006] - DE 1286278 [0006]

Claims (4)

Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4), wobei eine Kolbenstange (8) mit einer an ihrem inneren Ende befindlichen Bohrung (9), verschiebbar in einem Zylinderrohr (10) mit an seinem inneren Kopfende (11) stehender Stange (15), so angeordnet ist, dass alle drei Hubkammern (1, 2, 3) mittels Dichtkörper (12) druckdicht abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die kolbenförmige Hubkammer (1) in der Bohrung (9) der Kolbenstange (8) liegend, eine Fluidöffnung (14) zu einer arbeitsmaschinenseitigen Hydraulikleitung aufweist; dass die ringförmige Hubkammer (2) zwischen Zylinderrohr (10) und Kolbenstange (8) liegend, ebenfalls eine Fluidöffnung (14) zu einer arbeitsmaschinenseitigen Hydraulikleitung aufweist; und dass von der großen, ringförmigen Hubkammer (3) zwischen Zylinderrohr (10) und Stange, oder Hohlstange (15) liegend, ein Fluidkanal (13) zu einem Energiespeicher (5) führt.Hydraulic cylinder with three lifting chambers ( 4 ), wherein a piston rod ( 8th ) with a bore located at its inner end ( 9 ), displaceable in a cylinder tube ( 10 ) with at its inner head end ( 11 ) standing rod ( 15 ), is arranged so that all three lifting chambers ( 1 . 2 . 3 ) by means of sealing bodies ( 12 ) are sealed pressure-tight, characterized in that the piston-shaped lifting chamber ( 1 ) in the hole ( 9 ) of the piston rod ( 8th ), a fluid port ( 14 ) to a work machine side hydraulic line; that the annular lifting chamber ( 2 ) between cylinder tube ( 10 ) and piston rod ( 8th ), likewise a fluid opening ( 14 ) to a work machine side hydraulic line; and that of the large, annular lifting chamber ( 3 ) between cylinder tube ( 10 ) and rod, or hollow rod ( 15 ), a fluid channel ( 13 ) to an energy store ( 5 ) leads. Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (5) einen, mit kompressiblem Gas befüllten Hubraum aufweist.Hydraulic cylinder with three lifting chambers ( 4 ) according to claim 1, characterized in that the energy store ( 5 ) has a, filled with compressible gas capacity. Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass er in motorisch angetriebenen Arbeitsmaschinen zum Anheben von Arbeitsausrüstungen eingesetzt wird, bei welchen das durch die Erdanziehungskraft entstehende Eigengewicht, oder Anteile vom Eigengewicht der Arbeitsausrüstungen durch den Energiespeicher ausbalanciert werden.Hydraulic cylinder with three lifting chambers ( 4 ) according to claim 1 and 2, characterized in that it is used in motor-driven working machines for lifting work equipment, in which the self-gravity caused by the gravitational force, or parts of the weight of the work equipment are balanced by the energy storage. Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hydraulikzylinder einem Energiespeicher (5) zugeordnet sein können, oder dass einem Energiespeicher (5) weitere Gasflaschen angeschlossen sein können, und dass der gasbefüllte Hubraum (6) variabel druckbefüllbar, oder volumenveränderbar ist.Hydraulic cylinder with three lifting chambers ( 4 ) according to claim 1 to 3, characterized in that a plurality of hydraulic cylinders an energy storage ( 5 ), or that an energy store ( 5 ) can be connected, and that the gas-filled displacement ( 6 ) variable pressure-filling, or volume variable.
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